В Горном институте КНЦ РАН представили исследования и результаты работ 2025 года
2 апреля 2026 г.
На отчётном заседании Учёного совета Кольского научного центра РАН директор Горного института КНЦ РАН член-корреспондент РАН С. В. Лукичёв рассказал коллегам, каким для учёных-горняков стал 2025 год.
Традиционно ГоИ КНЦ РАН работает по четырём научным направлениям: «Развитие методологии рационального и экологически сбалансированного недропользования при освоении минерально-сырьевых ресурсов Северо-Запада Арктической зоны Российской Федерации», «Создание ресурсосберегающих технологий переработки природного и техногенного минерального сырья», «Развитие научных основ обеспечения геомеханической безопасности природно-технических систем горнодобывающей отрасли» и «Разработка цифровых технологий и информационных систем для решения задач горно-обогатительного производства». Все они соответствуют приоритетным направлениям фундаментальных научных исследований в России на 2021–2030 годы.
Научные исследования ведут в рамках четырёх тем научно-исследовательских работ по госзаданию. Кроме того, в течение года Горный институт приступил к межинститутской НИР по теме «Разработка и оптимизация технологических схем переработки титаномагнетитового концентрата, выделяемого из хвостов апатитовой флотации, с получением товарных продуктов».
По теме НИР «Развитие научно-методических основ формирования эффективных технологий переработки минерального сырья Арктической зоны РФ на основе комплексного изучения его минералого-технологических свойств» определены оптимальные гранулометрические пороги раскрытия ферромагнитной фазы титаномагнетитовых руд, на базе чего обоснованы селективные режимы их рудоподготовки и обогащения. Разработаны комбинированные технологические схемы обогащения титаномагнетитовых руд ряда месторождений России, основанные на оптимизации операций дезинтеграции, магнитной и магнитно-гравитационной сепарации. Апробация данного методического подхода обеспечила для руд Кольского полуострова получение концентрата с содержанием до 63% железа, а для руд Урала – до 65%. Полученные результаты подтверждают эффективность технологических схем для решения задачи освоения титаномагнетитовых месторождений России.
«Эта тема очень актуальная, у нас большое месторождение такого типа руд – Гремяха-Вырмес с миллиардными потенциальными запасами и Оленегорск, где запасы закачиваются. И разработка технологии переработки титано-магненитовых руд позволила бы вовлечь это месторождение в эксплуатацию, расширив сырьевую базу этого комбината», – пояснил Сергей Вячеславович.
Результат этой работы рекомендован для включения в доклад РАН о важнейших научных достижениях российских учёных в 2025 году. Прикладная значимость разработки заключается в создании универсального технологического решения для комплексного освоения титаномагнетитовых руд России различных генетических типов, что способствует укреплению минерально-сырьевой базы черной металлургии и титановой промышленности, а также снижению импортозависимости и укреплению технологического суверенитета России в области переработки стратегического минерального сырья.
Следующая тема – изучение изотерм поверхностного натяжения бинарных растворов ксантогената и моноамидов дикарбоновых кислот. Здесь был установлен эффект синергизма при образовании смешанных мицелл и адсорбционного слоя, рассчитаны термодинамические параметры взаимодействия. Установленные соотношения реагентов коррелируют с оптимальным составом собирательной смеси при флотации сульфидных медно-никелевых руд, обеспечивающим повышение извлечения никеля в черновой концентрат на два с половиной процента.
Еще одна важная работа горняков: на базе технологии машинного обучения создан программно-аппаратный комплекс управления процессом магнитно-гравитационной сепарации тонкоизмельченных сильномагнитных руд. В его основе лежит нейронная сеть, использующая в реальном времени данные о технологическом процессе из информационной системы обогатительного производства. Комплекс апробирован и интегрирован в действующую АСУ ТП обогатительной фабрики АО «Карельский окатыш». Его применение позволило стабилизировать работу сепараторов, снизить роль человеческого фактора, повысить качество концентрата при переработке руд, уменьшить расход оборотной воды. Программное обеспечение зарегистрировано в Роспатенте.
По теме госзадания «Обоснование методологии геомеханически безопасного и эффективного освоения глубоких горизонтов месторождений северо-западной части Арктической зоны РФ» на основе результатов натурных и численных исследований установлен равнокомпонентный характер поля напряжений и размеры нарушенной зоны вокруг горных выработок сверхглубокого заложения, обоснован тип и параметры их крепления для горно-геологических условий норильских рудников, что позволяет прогнозировать устойчивость выработок на больших глубинах. Установлены закономерности распределения сейсмичности в массиве пород Ковдорского месторождения магнетит-апатитовых руд, определены зоны с экстремально высоким уровнем сейсмичности, приуроченные ко дну карьера в районах разломных структур. Выделены геодинамически активные структуры, вблизи которых при проведении горных работ имеет место высокий уровень сейсмического отклика массива, что может приводить к развитию деформационных процессов на вышележащих участках борта карьера.
«Глубокие карьеры становятся сейсмически активными, разрушение ведется у бортов и около его дна. Наблюдение за ними мы ведем второй десяток лет, – рассказал С. В. Лукичёв. – За это время разработана методика моделирования напряжённо-деформированного состояния массива горных пород с учетом структурных неоднородностей, реализующая оценку влияния разломных структур с различным масштабом и типом заполнителя».
На основе анализа результатов численного моделирования, учитывающего действие в массиве тектонических сил, определены параметры техногенного поля напряжений участка Гакман Юкспорского месторождения. Выявлены области растягивающих напряжений в консоли налегающих пород, способствующие планомерному обрушению по мере развития очистной выемки. Установлены характеристики потенциально удароопасных зон в границах участка Гакман. Разработанная численная геомеханическая 3D-модель внедрена на производстве и является основой прогноза удароопасности и планирования горных работ. Таким образом, исследования специалистов Горного института помогают понимать, каким именно образом можно управлять напряжениями, снижать вероятность горных ударов и техногенных землетрясений.
По теме госзадания «Развитие методологии комплексного решения задач горной технологии в едином цифровом пространстве горнодобывающего предприятия» разработан комплекс алгоритмов, процедур и методик автоматизированного формирования среднесрочных планов. Методология построена на сценарном анализе достижения целевых показателей (объём и качество добываемого сырья), а оптимизация направлена на минимизацию отклонений при рациональном использовании ресурсов предприятия. Эта работа проводится в тесном сотрудничестве с Институтом информатики и математического моделирования КНЦ РАН, а ее результат рекомендован для включения в доклад РАН «О важнейших научных достижениях российских учёных».
«Из тех немногочисленных программных продуктов, что существуют в мире, наличие инструментов планирования, и, в частности, самого сложного из них, среднесрочного планирования, говорит о функциональной насыщенности программного продукта и его зрелости. Мы этого состояния достигли», – прокомментировал результаты директор Горного института.
В институте разработана концепция единой геолого-технологической блочной модели, содержащей геологические, геомеханические и технологические данные о свойствах массива горных пород.
«Как только мы идем к созданию цифрового двойника месторождения или рудника, нам нужны данные, с которыми могут работать различные специалисты. Концепция построения этой мелкоблочной модели, содержащей миллиарды блоков (причём информация, привязанная к этим блокам, сохраняется во времени, чтобы можно было анализировать эти процессы), на наш взгляд является тем генеральным направлением, которого мы придерживаемся в рамках создания информационных систем», – объяснил С. В. Лукичев.
Следующий научный результат – разработка научно-методического подхода к автоматизированному созданию цифровой модели транспортной сети на основе 3D-моделей горных выработок. Метод построен на автоматическом определении топологии выработок, их функциональной классификации и учёте ограничений, определяющих возможность перемещения техники и транспортирования горной массы. Использование метода позволяет существенно ускорить процесс анализа транспортной доступности, проектирования и планирования подземных горных работ.
При проведении натурных исследований на карьере рудника «Железный» АО «Ковдорский ГОК» выявлены закономерности формирования и распространения сейсмических и акустических волн в зависимости от условий взрывания, оценено их влияние на охраняемые объекты и разработан регламент по обеспечению сейсмической безопасности зданий и сооружений промплощадки и города Ковдор при ведении взрывных работ в карьере. Инструкция предназначена для прогноза сейсмической опасности при производстве массовых взрывов в карьере и выбора их параметров при проектировании горных работ в зависимости от горно-геологических условий.
По теме НИР «Развитие научно-методических основ мультимасштабного мониторинга горнотехнических объектов Баренцева Евро-Арктического региона» разработан комплекс методов мониторинга гидротехнических сооружений горнодобывающих предприятий и сопряжённых природных систем в климатических и географических условиях Баренцева евро-арктического региона России. Разработанные методы внедрены на предприятиях компаний «НорНикель», «ЕвроХим», «СЗФК», «ФосАгро» и рекомендуются к применению в других горнопромышленных регионах. Результаты исследований обобщены в монографии.
В рамках исследований была создана гидрогеологическая 3D-модель хвостохранилища АНОФ-3 КФ АО «Апатит», которая имитирует полный гидрогеомеханический режим и позволяет прогнозировать техногенные фильтрационно-деформационные процессы в природно-технической системе «хвостохранилище – окружающая среда».
«Мы попытались в этой работе максимально учесть то, что влияет на количество воды в хвостохранилищах, и то, как себя ведет хвостохранилище с учетом различного уровня наполнения. Подобный подход может использоваться для других хвостохранилищ», – отметил Сергей Вячеславович.
Ученые Горного института разработали дистанционный метод площадной оценки состояния поверхности техногенных массивов, основанный на изучении степени водонасыщенности среды по данным мультиспектральных инфракрасных оптико-электронных спутниковых систем. Особенностью метода является возможность автоматизированного дешифрования и геопространственного анализа космоснимков с помощью машинного зрения. То есть, анализируя космические снимки и коррелируя водонасыщенность грунтов с определенными свойствами массива, можно выходить на некоторые прогнозы их деформационных процессов.
Еще один значимый результат – разработка методического подхода к интегральной интерпретации данных дистанционного зондирования Земли применительно к задачам восстановления природных экосистем, нарушенных при освоении георесурсов. На данном этапе получен очень интересный результат: как по данным космических снимков, используя сложные алгоритмы обработки, можно выходить на прогноз восстановления нарушенных земель и их границ.
Научный результат, полученный при выполнении НИР по теме госзадания «Развитие научно-методических основ оценки промышленной безопасности объектов складирования минеральных отходов горного производства на основе многоуровневого мониторинга» авторским коллективом лаборатории геофлюидомеханики при участии Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева КНЦ РАН, АО «АМИГЭ» (Росгеология), АО «Пана», института «Гипроникель» и АО «Кольская ГМК», вошёл в число важнейших результатов исследований в 2024 году, отмеченных в докладе по секции геологии, геофизики, геохимии и горных наук.
Отдельно директор института упомянул о практическом результате по теме госзадания «Разработка и оптимизация технологических схем переработки титаномагнетитового концентрата, выделяемого из хвостов апатитовой флотации, с получением товарных продуктов». Здесь научно обоснована и апробирована в опытно-промышленных условиях комплексная технология получения качественного титаномагнетитового концентрата из апатит-нефелиновых руд Хибинских месторождений с ультранизкой (0,4%) концентрацией титаномагнетита. Разработанная технология создает основу для переработки стратегического титаномагнетитового сырья России. Особую значимость работе придает создание замкнутого технологического цикла: для получения концентрата отработана реагентная схема сгущения с использованием сульфата железа собственного производства. Демонстрация высокой эффективности коагулянта в процессах осаждения взвешенных частиц подтверждает его конкурентоспособность и открывает перспективы для импортозамещения в смежных отраслях промышленности.
Практический результат, полученный при выполнении работ по хоздоговору с АО «Апатит» «Изучение забалансовых апатит-нефелиновых руд и хвостов апатитовой флотации с оценкой их обогатимости», обосновывает целесообразность вовлечения в переработку бедных руд, что подтверждено результатами опытно-промышленных испытаний.
Результатом работы горняков по гранту РНФ на проект «Космический мониторинг и оценка рисков окружающей среде горнодобывающих и гидроэнергетических комплексов Мурманской области» стал методический подход к дистанционному мониторингу и оценке рисков снижения устойчивости гидротехнических сооружений (ГТС). Подход включает создание компьютерных 3D-моделей и формирование информационных карт объектов, ранжированных по степени их воздействия на окружающую среду. Методический подход апробирован на предприятиях АО «Апатит», АО «СЗФК», АО Ковдорский ГОК, АО Кольская ГМК, АО Олкон, ПАО ТГК-1 и может быть использован как инструмент оценки промышленной и экологической безопасности ГТС.
Совместный с ИППЭС КНЦ РАН проект «Разработка научных основ комплексной переработки хвостов обогащения лопаритовых руд с одновременным снижением техногенной нагрузки на окружающую среду в арктической зоне РФ» стал победителем регионального конкурса проектов РНФ в 2025 году. Результат совместной работы горняков и экологов – создание цепочки экологически эффективных технологических решений для получения из отходов переработки лопаритовых руд и техногенного редкоземельного минерального сырья лопаритового, нефелинового, полевошпатового и эгиринового концентратов.
С. В. Лукичёв также рассказал о коллективе института, публикационной активности, издательской деятельности, изобретениях и многом другом. Кто же занимается этими сложными и разнообразными исследованиями в Горном институте? Кадровый состав института с небольшим убыванием, но сохраняется на протяжении трёх лет. Всего здесь трудится 193 человек, из них научные сотрудники – 39 человек.
«Если говорить о нашей публикационной активности, то мы на одном и том же уровне последние три года, и в этом специфика нашей работы, ведь, как правило, наши исследования очень длительные, проводятся большим коллективом авторов, поэтому много публикаций мы не даем», – пояснил С. В. Лукичёв.
В 2025 году институт издал тезисы докладов VI Всероссийской научно-технической конференции «Цифровые технологии в горном деле» и две монографии.
Если говорить об изобретательской деятельности, то в прошедшем году было десять заявок, получено пять регистраций программ для ЭВМ, зарегистрировано две базы данных. 24 разработки Горного института КНЦ РАН реализованы на Кольском полуострове и за его пределами на самых разных промышленных предприятиях региона. На привлеченные и собственные средства развивалась научно-исследовательская инфраструктура института, приобретались новые приборы, шло обновление материально-технической базы. Общие финансовые показатели ГИ КНЦ РАН за год – 430,9 млн рублей.
Безусловно, очень важной сферой работы учёных является взаимодействие с учебными заведениями горного профиля. Сотрудники Горного института преподают на кафедре горного дела, наук о Земле и природообустройства филиала Мурманского арктического университета в городе Апатиты. 21 сотрудник читает 50 курсов лекций. В 2024 году под руководством сотрудников института подготовлены 55 дипломных проектов.
В очной аспирантуре института обучается 12 человек. В 2025 году состоялись две успешные защиты кандидатских диссертаций.
Сотрудники института участвовали в 15 международных и российских научно-технических совещаниях, конференциях, симпозиумах с 74 докладами. Очень активен в Горном институте и Совет молодых ученых, который в прошлом году продемонстрировал продуктивную деятельность, в том числе и в области волонтерства.
Говоря о молодежи института, С. В. Лукичёв отметил:
«Почти во всех докладах поднимается вопрос о включении молодых сотрудников в научное руководство институтами. У нас пять молодых учёных являются руководителями научных подразделений. Кроме того, потенциал для защиты кандидатских и докторских диссертаций в институте довольно высокий, в течение двух-трёх лет легко могут быть защищены четыре докторских и десять кандидатских диссертаций. Мешает, вероятно, лишь большая загруженность сотрудников на внебюджетные тематики. Но мы будем продолжать с ними работу, а они, понимая важность защит для института и всего КНЦ, выйдут на них в скором времени».
И отдельно скажем о награжденных. В 2025 году почетного звания «Заслуженный работник города Апатиты» удостоена Г. В. Митрофанова, нагрудными знаками «Горнопромышленники России – 25 лет» награждены К. Ю. Анистратов и О. В. Наговицын.
Источник: КНЦ РАН.
Метки: КНЦ РАН, освоение недр, ГоИ КНЦ РАН